EP1809404A1 - Filterplatte für einen partikelfilter - Google Patents

Filterplatte für einen partikelfilter

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EP1809404A1
EP1809404A1 EP05801993A EP05801993A EP1809404A1 EP 1809404 A1 EP1809404 A1 EP 1809404A1 EP 05801993 A EP05801993 A EP 05801993A EP 05801993 A EP05801993 A EP 05801993A EP 1809404 A1 EP1809404 A1 EP 1809404A1
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recess
depression
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Purem Abgassysteme GmbH and Co KG
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Definitions

  • the invention relates to a filter plate for a particle filter for separating particles from an exhaust gas flow of an internal combustion engine according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a particulate filter for the separation of particles from an exhaust stream of an internal combustion engine.
  • a filter for separating impurities from exhaust gases comprising a filter body with a plurality of sintered metal powder filter plates, which are arranged so that they form a plurality of adjacent flow channels.
  • the individual filter plates are wave-shaped and are flowed through in the longitudinal direction. This waveform of the filter plates leads to each delimited longitudinal channels that clog very quickly with ash and thus can affect the effect of the filter. Furthermore, results from the so pronounced channels a very highly directed flow, which prevents distribution over the plane of the filter plates and thus leads to an increased exhaust back pressure.
  • Another disadvantage of the known filter plates lies in their low rigidity, which makes the handling of the same sometimes considerably more difficult and may affect their durability.
  • Another particle filter is described in WO 02/102494 A1.
  • a plurality of filter pockets are arranged in a star shape around the circumference of a central bore, which have a triangular cross section and in which a spacer element is used, which is intended to prevent deformation of the filter pockets by the exhaust gas pressure.
  • this also referred to as "spacer" spacer element is an additional component, which represents an additional expense in the production of the particulate filter.
  • the filter plates have respective characteristics which are intended to bring about a support of the filter plates relative to one another.
  • the filter plates are usually installed with a specific bias as a filter body in a filter housing and the filter plates are additionally compressed by the weight and by the exhaust pressure in the case of most given installation position, the space located between the filter plates can be very easily reduced and even completely eliminated, so that there is a significant impediment to the flow. This can not be reliably prevented even with the solution according to DE 101 28 938 A1.
  • the spacer element of the filter plate of the invention has an inner elevation or depression extending away from the surface area and an outer depression or elevation surrounding the inner elevation or depression extending in the opposite direction of the inner elevation or depression away from the surface area.
  • a spacer element is understood to mean a defined subregion of a respective filter plate, which due to its structure causes the maintenance of a spacing of adjacent filter plate.
  • a particle filter for separating particles from an exhaust gas stream of an internal combustion engine with a plurality of filter plates arranged side by side is specified in claim 6.
  • Such a particle filter makes use of all the advantages of the filter plate according to the invention, so that a flowability of the inlet and outlet channels is always ensured.
  • the spacer elements are arranged on the filter plates, that the spacer elements of adjacent filter plates contact each other, and that the filter plates have such an arrangement to each other, that in each case an inner elevation of a filter plate on the inner recess of the adjacent filter plate or an outer recess of a filter plate on the outer elevation of the adjacent filter plate comes to rest.
  • Fig. 1 is a plan view of a filter plate according to the invention.
  • Fig. 1 shows a filter plate 1, which is used to form a particle filter, not shown in its entirety, for the separation of particles from an exhaust stream of an internal combustion engine.
  • the location of use which is preferably located within an exhaust system of the internal combustion engine, and the operation of such a particulate filter is described in principle in DE 42 34 930 Al, which is why will not be discussed in more detail below.
  • the filter plate 1 consists essentially of a sintered metal powder coated, gas-permeable carrier material and has a substantially in one plane, namely in the present case in the image plane, extending surface area 2.
  • a plurality of spacer elements 3 are provided on the surface area 2 a plurality of spacer elements 3, whose structure will be explained below with reference to FIG. 2. Any number of spacer elements 3 can be arranged over the area region 2 of the filter plates 1, and it is also possible to combine these spacer elements 3 with further spacer elements not described in detail herein. 2, a part of a filter body 4 is shown, which is formed by a parallel juxtaposition or stacking of individual filter plates 1 and 1 'and forms the particle filter together with other known and therefore not shown components.
  • the spacer element 3 extends from the surface area 2 upwardly away, inner elevation 9 and the inner elevation 9 surrounding, down, ie in the opposite direction of the inner elevation 9 away from the surface area 2 outer recess 10th having.
  • the outer recess 10 surrounds the inner elevation 9 on its entire circumference and is substantially annular, whereas the inner elevation 9 is formed substantially circular.
  • the outer recess 10 surrounds the inner elevation 9 only partially.
  • other forms of inner elevation 9 and the outer recess 10 are conceivable.
  • the outer recess 10 adjoins directly to the inner elevation 9, so that, starting from the inner elevation 9, the mean level of the surface area 2 is only reached again outside the outer recess 10.
  • the arranged below the upper filter plate 1 filter plate 1 ' has a mirror image of the spacer element 3 of the filter plate 1 formed spacer element 3'.
  • the spacer element 3 'thus has an inner depression 9' extending downwards away from the surface region 2 'and an inner depression 9' which extends upwards, ie in the opposite direction of the inner depression 9 'away from the surface region 2' outer elevation 10 'up.
  • the outer elevation 10 ' surrounds the inner recess 9 1 on its entire circumference and immediately adjoins the same. Furthermore, the inner recess 9 'is substantially circular and the outer elevation 10' is formed substantially annular.
  • the spacer elements 3 and 3' on the filter plates 1 and 1 arranged so that the spacers 3 and 3 1 of adjacent filter plates 1 and 1 'contact each other.

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Abstract

Eine Filterplatte (1,1') für einen zur Abscheidung von Partikeln aus einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine dienenden Partikelfilter besteht aus einem mit Sintermetallpulver beschichteten, gasdurchlässigen Trägermaterial und weist einen sich im wesentlichen in einer Ebene erstreckenden Flächenbereich (2) auf, auf dem sich wenigstens ein Distanzelement (3,3') befindet. Das wenigstens eine Distanzelement (3,3') weist eine sich von dem Flächenbereich (2) in eine Richtung weg erstreckende, innere Erhöhung (9) oder Vertiefung (9') und eine die innere Erhöhung (9) oder Vertiefung (9') zumindest teilweise umgebende, sich in Gegenrichtung der inneren Erhöhung (9) oder Vertiefung (9') von dem Flächenbereich (2) weg erstreckende äußere Vertiefung (10) oder Erhöhung (10') auf.

Description

Filterplatte für einen Partikelfilter
Die Erfindung betrifft eine Filterplatte für einen zur Abscheidung von Partikeln aus einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine dienenden Partikelfilter nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung einen Partikelfilter zur Abscheidung von Partikeln aus einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine.
Aus der DE 42 34 930 Al ist ein Filter zum Abscheiden von Verunreinigungen aus Abgasen bekannt, der einen Filterkörper mit einer Vielzahl von aus gesintertem Metallpulver bestehenden Filterplatten aufweist, die so angeordnet sind, dass sie eine Vielzahl von nebeneinander liegenden Strömungskanälen bilden. Die einzelnen Filterplatten sind wellenförmig geprägt und werden in Längsrichtung durchströmt. Diese Wellenform der Filterplatten führt zu jeweils gegeneinander abgegrenzten Längskanälen, die sich sehr schnell mit Asche verstopfen und somit die Wirkung des Filters beeinträchtigen können. Des weiteren ergibt sich durch die derart ausgeprägten Kanäle eine sehr stark gerichtete Strömung, die eine Verteilung über die Ebene der Filterplatten verhindert und so zu einem erhöhten Abgasgegendruck führt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Filterplatten liegt in ihrer geringen Steifigkeit, die die Handhabung derselben zum Teil erheblich erschwert und ihre Dauerhaltbarkeit beeinträchtigen kann. Einen weiteren Partikelfilter beschreibt die WO 02/102494 Al. Dabei sind um den Umfang einer zentralen Bohrung sternförmig mehrere Filtertaschen angeordnet, die einen dreieckigen Querschnitt aufweisen und in die ein Distanzelement eingesetzt ist, welches eine Verformung der Filtertaschen durch den Abgasdruck verhindern soll. Dieses auch als "spacer" bezeichnete Distanzelement ist jedoch ein zusätzliches Bauteil, welches einen zusätzlichen Aufwand bei der Fertigung des Partikelfilters darstellt. Des weiteren muss bei der Auslegung des Distanzelements darauf geachtet werden, dass dieses kein Hindernis für den Abgasstrom darstellt, da es ansonsten eine Erhöhung des Abgasgegendrucks verursachen würde.
Bei dem Partikelfilter gemäß der DE 101 28 938 Al weisen die Filterplatten jeweilige Ausprägungen auf, die eine Abstützung der Filterplatten zueinander bewirken sollen.
Da die Filterplatten meist mit einer bestimmten Vorspannung als Filterkörper in ein Filtergehäuse eingebaut werden und bei der in den meisten Fällen gegebenen liegenden Einbaulage die Filterplatten durch ihr Eigengewicht sowie durch den Abgasdruck zusätzlich zusammengepresst werden, kann der sich zwischen den Filterplatten befindliche Raum sehr leicht verkleinert und sogar vollständig eliminiert werden, sodass eine erhebliche Behinderung der Strömung zu verzeichnen ist. Dies kann auch mit der Lösung gemäß der DE 101 28 938 Al nicht zuverlässig verhindert werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filterplatte für einen Partikelfilter zu schaffen, bei der, wenn sie mit einer weiteren Filterplatte einen Ein- oder Ausströmkanal bildet, stets ein für eine gute Durchströmung ausreichender Zwischenraum gegeben ist. Des weiteren sollte die Gestaltung der Filterplatte ein möglichst geringes Hindernis für den Abgasstrom darstellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Das Distanzelement der erfindungsgemäßen Filterplatte weist eine sich von dem Flächenbereich weg erstreckende, innere Erhöhung oder Vertiefung und eine die innere Erhöhung oder Vertiefung umgebende, sich in der Gegenrichtung der inneren Erhöhung oder Vertiefung von dem Flächenbereich weg erstreckende äußere Vertiefung oder Erhöhung auf. Auf diese Weise ergibt sich ein Distanzelement, welches sich auf beide Seiten des Flächenbereichs der Filterplatte erstreckt, so dass, wenn zwei oder mehr dieser Filterplatten zu einem Filterkörper zusammengefasst werden, stets eine gegenseitige Berührung der Distanzelemente gewährleistet ist. Auf diese Weise wird ein Zusammenpressen von benachbart zueinander angeordneten Filterplatten verhindert und eine Durchström- barkeit der Filterplatten zu jeder Zeit gewährleistet.
Dies gilt insbesondere dann, wenn über den Flächenbereich eine Vielzahl von Distanzelementen verteilt angeordnet sind.
Unter einem Distanzelement wird dabei hier ein definierter Teilbereich einer jeweiligen Filterplatte verstanden, welcher aufgrund seiner Struktur die Aufrechterhaltung eines Abstands benachbarter Filterplatte bewirkt.
Ein Partikelfilter zur Abscheidung von Partikeln aus einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine mit mehreren nebeneinander angeordneten Filterplatten ist in Anspruch 6 angegeben.
Ein derartiger Partikelfilter nutzt sämtliche Vorteile der erfindungsgemäßen Filterplatte, so dass stets eine Durch- strömbarkeit der Ein- und Ausströmkanäle gewährleistet ist.
Dabei kann in vorteilhaften Ausgestaltungen des Partikelfilters vorgesehen sein, dass die Distanzelemente derart auf den Filterplatten angeordnet sind, dass sich die Distanzelemente benachbarter Filterplatten gegenseitig berühren, und dass die Filterplatten eine derartige Anordnung zueinander aufweisen, dass jeweils eine innere Erhöhung der einen Filterplatte auf der inneren Vertiefung der benachbarten Filterplatte oder eine äußere Vertiefung der einen Filterplatte auf der äußeren Erhöhung der benachbarten Filterplatte zu liegen kommt.
Mit einer derartigen Konfiguration ist sichergestellt, dass die oben angegebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Filterplatten durch den erfindungsgemäßen Partikelfilter in vorteilhafter Weise genutzt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Filterplatte; und
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Filterplatte 1, welche zur Bildung eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten, zur Abscheidung von Partikeln aus einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine dienenden Partikelfilters verwendet wird. Der Einsatzort, der sich vorzugsweise innerhalb einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine befindet, und die Wirkungsweise eines derartigen Partikelfilters ist prinzipiell in der DE 42 34 930 Al beschrieben, weshalb nachfolgend nicht näher darauf eingegangen wird. Die Filterplatte 1 besteht im wesentlichen aus einem mit Sintermetallpulver beschichteten, gasdurchlässigen Trägermaterial und weist einen sich im wesentlichen in einer Ebene, nämlich im vorliegenden Fall in der Bildebene, erstreckenden Flächenbereich 2 auf. Um bei der Anordnung von zwei oder mehrerer derartiger Filterplatten 1 über- bzw. nebeneinander, wie in Fig. 2 dargestellt, einen Abstand der Filterplatten 1 voneinander herzustellen und im Betrieb des Partikelfilters aufrechtzuerhalten, so dass ein unerwünschter Kontakt von benachbarten Filterplatten 1 verhindert wird, sind auf dem Flächenbereich 2 mehrere Distanzelemente 3 vorgesehen, deren Aufbau nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert wird. Über den Flächenbereich 2 der Filterplatten 1 können beliebig viele Distanzelemente 3 angeordnet sein und es ist auch möglich, diese Distanzelemente 3 mit weiteren, hierin nicht näher beschriebenen Distanzelementen zu kombinieren. In Fig. 2 ist ein Teil eines Filterkörpers 4 dargestellt, welcher durch eine parallele Aneinanderreihung bzw. Aufeinanderschichtung einzelner Filterplatten 1 und 1' gebildet wird und gemeinsam mit weiteren bekannten und daher nicht dargestellten Bauteilen den Partikelfilter bildet. Hierdurch ergeben sich abwechselnde, auch als Filtertaschen bezeichnete Einströmkanäle 5 und Ausströmkanäle 6, wobei jeweils spiegelbildlich zueinander ausgebildete Filterplatten 1 und 1' abwechselnd einen Einströmkanal 5 und einen Ausströmkanal 6 bilden. Durch den Übertritt des Abgasstroms von einem der Einströmkanäle 5 durch die Filterplatte 1 bzw. 1' in einen der Ausströmkanäle 6 werden Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgasstrom abgeschieden. Um dem Abgasstrom ein Einströmen zwischen die Filterplatten 1 und 1' zu ermöglichen und gleichzeitig das Abströmen nur durch eine in Fig. 1 dargestellte Bohrung 7 zuzulassen, sind die Ausströmkanäle 6 an Rändern 8 der Filterplatten 1 miteinander verbunden. Diese Verbindung kann vorzugsweise durch eine Verschweißung vorgenommen werden, beispielsweise mit dem an sich bekannten WIG-Schweißverfahren. Bei der nachfolgenden Erläuterung des Aufbaus der Distanzelemente 3 wird zunächst auf die in Fig. 2 oben angeordnete Filterplatte 1 Bezug genommen. Hierbei ist erkennbar, dass das Distanzelement 3 eine sich von dem Flächenbereich 2 nach oben weg erstreckende, innere Erhöhung 9 und eine die innere Erhöhung 9 umgebende, sich nach unten, also in Gegenrichtung der inneren Erhöhung 9 von dem Flächenbereich 2 weg erstreckende äußere Vertiefung 10 aufweist. Wie in Fig. 1 erkennbar, umgibt die äußere Vertiefung 10 die innere Erhöhung 9 an ihrem gesamten Umfang und ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet, wohingegen die innere Erhöhung 9 im wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist. Gegebenenfalls wäre auch eine Ausführungsform denkbar, bei der die äußere Vertiefung 10 die innere Erhöhung 9 nur teilweise umgibt. Des weiteren sind auch andere Formen der inneren Erhöhung 9 und der äußeren Vertiefung 10 denkbar.
Die äußere Vertiefung 10 schließt sich unmittelbar an die innere Erhöhung 9 an, so dass, ausgehend von der inneren Erhöhung 9 das mittlere Niveau des Flächenbereichs 2 erst wieder außerhalb der äußeren Vertiefung 10 erreicht wird.
Die unterhalb der oberen Filterplatte 1 angeordnete Filterplatte 1' weist ein spiegelbildlich zu dem Distanzelement 3 der Filterplatte 1 ausgebildetes Distanzelement 3' auf. Das Distanzelement 3' weist also eine sich von dem Flächenbereich 2' nach unten weg erstreckende, innere Vertiefung 9' und eine die innere Vertiefung 9' umgebende, sich nach oben, also in Gegenrichtung der inneren Vertiefung 9 ' von dem Flächenbereich 2 ' weg erstreckende äußere Erhöhung 10' auf. Auch die äußere Erhöhung 10' umgibt die innere Vertiefung 91 an ihrem gesamten Umfang und schließt sich unmittelbar an dieselbe an. Des weiteren ist auch die innere Vertiefung 9' im wesentlichen kreisförmig und die äußere Erhöhung 10' im wesentlichen ringförmig ausgebildet . Um die beschriebene Konfiguration der Filterplatten 1 und 1' so nutzen zu können, dass auch während des Einsatzes des Partikelfilters eine gleichbleibende Höhe der Einströmkanäle 5 und der Ausströmkanäle 6 gewährleistet ist, sind die Distanzelemente 3 und 3 ' derart auf den Filterplatten 1 und 1" angeordnet, dass sich die Distanzelemente 3 und 31 benachbarter Filterplatten 1 und 1' gegenseitig berühren. In Fig. 2 berühren sich die äußere Vertiefung 10 der oberen Filterplatte 1 und die äußere Erhöhung 10' der darunter liegenden Filterplatte 1', so dass die Versteifung des oberen Ausströmkanals 6 gewährleistet ist. Dagegen berühren sich bei der zweiten Filterplatte 1 ' von oben und der darunter liegenden Filterplatte 1 die innere Vertiefung 9' der oberen Filterplatte 1 ' und die innere Erhöhung 9 der darunter liegenden Filterplatte 1. Bei dem durch diese beiden Filterplatten 1 ' und 1 gebildeten Einströmkanal 5 ist die Versteifung somit durch die innere Vertiefung 9 ' und die innere Erhöhung 9 gewährleistet. Gleiches gilt auch für die darunter liegenden Filterplatten 1 und I1, die jeweils abwechselnd die Einströmkanäle 5 und die Ausströmkanäle 6 des Filterkörper 4 bilden.

Claims

Patentansprüche
1. Filterplatte für einen zur Abscheidung von Partikeln aus einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine dienenden Partikelfilter, welche im wesentlichen aus einem mit Sintermetallpulver beschichteten, gasdurchlässigen Trägermaterial besteht und einen sich im wesentlichen in einer Ebene erstreckenden Flächenbereich aufweist, auf dem sich wenigstens ein Distanzelement befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Distanzelement (3,3') eine sich von dem Flächenbereich (2) in eine Richtung weg erstreckende, innere Erhöhung (9) oder Vertiefung (91) und eine die innere Erhöhung (9) oder Vertiefung (91) zumindest teilweise umgebende, sich in Gegenrichtung der inneren Erhöhung (9) oder Vertiefung (91) von dem Flächenbereich (2) weg erstreckende äußere Vertiefung (10) oder Erhöhung (10 ') aufweist.
2. Filterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Vertiefung (10) oder Erhöhung (10 ') die innere Erhöhung (9) oder Vertiefung (91) an ihrem gesamten Umfang umgibt .
3. Filterplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Erhöhung (9) oder Vertiefung (91) im wesentlichen kreisförmig und die äußere Vertiefung (10) oder Erhöhung (10') im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist.
4. Filterplatte nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die äußere Vertiefung (10) oder Erhöhung (10') unmittelbar an die innere Erhöhung (9) oder Vertiefung (91) anschließt.
5. Filterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass über den Flächenbereich (2) eine Vielzahl von Distanzelementen (3,3') verteilt angeordnet sind.
6. Partikelfilter zur Abscheidung von Partikeln aus einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, mit mehreren nebeneinander angeordnete Filterplatten (1,1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, welche abwechselnd Einströmkanäle (5) und Ausströmkanäle (6) für den Abgasstrom bilden.
7. Partikelfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzelemente (3,3') derart auf den Filterplatten (1,1') angeordnet sind, dass sich die Distanzelemente (3,3') benachbarter Filterplatten (1,1') gegenseitig berühren.
8. Partikelfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterplatten (1,1') eine derartige Anordnung zueinander aufweisen, dass jeweils eine innere Erhöhung (9) der einen Filterplatte (1) auf der inneren Vertiefung (91) der benachbarten Filterplatte (I1) oder eine äußere Vertiefung (10) der einen Filterplatte (1) auf der äußeren Erhöhung (10') der benachbarten Filterplatte (I1) zu liegen kommt.
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